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CN111295429B - 粘着胶带 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种粘着胶带，是在导电性基材的两面具有含有导电性填料的粘着剂层的粘着胶带，粘着剂层的总厚度(B)与导电性基材的厚度(A)之比(B/A)小于2，导电性填料的含有量相对于粘着剂层的树脂成分100质量份为45质量份以上。该粘着胶带在粘着剂层即使在不含有阻燃剂时，也具有UL94 HB(水平燃烧试验)中合格的阻燃性，进而热传导性和粘接性也优异。

Description

粘着胶带
技术领域
本发明涉及在例如太阳能电池等发电装置中在固定部件的用途中有用的粘着胶带。
背景技术
近年来，需要温室效应气体、环境污染的对策，为了实现低碳社会、稳定日本国内的能源供给，正在进行发替代原油、煤炭、天然气等化石能源的能源开发。其中，太阳能发电作为替代能源之一而广泛扩展。太阳能发电的发电方法有多种多样，但发电效率高的聚光型太阳能发电在日照射量多的阳光地带备受关注。
聚光型太阳能发电是将太阳光通过聚光透镜而集中于发电元件来转换为电力的发电方式，发电元件会被施加较高的热。这时所产生的热能中虽然大多转换为电力，但未转换的热能有时会使发电元件自身的温度升高，使得发电元件的转换效率下降。进而，太阳能发电装置由于长期暴晒于高温中，因此有可能会因部分绝缘不良、局部发热而引起火灾。尤其是对于发电效率高的聚光型而言，其危险性更高。
在将聚光型太阳能发电装置的发电部固定于框体时，从作业性方面优选使用粘着胶带。而且，为了抑制发电元件的温度上升，需要对粘着胶带赋予热传导性。作为热传导性的粘着胶带，代表性的有在金属基材的表面形成有含有热传导性粒子的粘着剂的粘着胶带。但是，如果将热传导性粒子配合于粘着剂中，则会有粘着特性下降的倾向。
此外，为了防止如上所述的火灾，期望对粘着胶带赋予阻燃性。为了赋予阻燃性，可考虑在粘着胶带的粘着剂中配合阻燃剂来对粘着胶带赋予阻燃性的方法，其中，阻燃剂例如是卤系、有机磷系、含氮化合物(三聚氰胺系)、金属氢氧化物、锑系、红磷系等的阻燃剂。但是，卤系阻燃剂在燃烧时会产生有毒的含卤系气体，会腐蚀金属。氧化锑被指出有对人体产生不良影响的危险。金属氢氧化物、氮化合物如果不大量配合于粘着剂中则不能获得阻燃效果，导致粘着特性下降。红磷系阻燃剂在燃烧时会产生有害的磷化氢气体。聚磷酸铵、聚磷酸三聚氰胺等离子性阻燃剂是耐电解腐蚀性下降的原因。液状磷酸酯系阻燃剂会使粘着剂层塑化而降低凝集力。磷酸酯系阻燃剂会在粘着剂层表面析出阻燃剂而降低粘着特性，有损于外观。也就是说，任何一种阻燃剂均有问题。因此，如果有能够不使用阻燃剂而对粘着胶带赋予阻燃性的方法，则是理想的。
专利文献1中公开了一种导电性粘接性组合物，含有导电性填料、红磷、缩合磷酸酯、三聚氰胺氰脲酸酯等特定的阻燃剂。而且，还说明了该导电性粘接性组合物具有高阻燃性和导电性。但是，由于在先说明的理由，不希望使用这样的阻燃剂。进而，由于添加阻燃剂(无机材料)和导电性填料这两者，因此无机材料整体的添加量增多，认为粘着特性会降低，不能耐受长期间的使用。
专利文献2公开了一种阻燃粘着片，其不含阻燃剂而具有含有2种特定树脂的薄粘着剂层。而且，还说明了该阻燃粘着片具有优异的阻燃性和高粘着力。但是，该阻燃粘着片是通过减薄粘着剂层来赋予阻燃性的，因此有不能表现出充分的粘接性的危险。在例如太阳能发电装置等用途中使用粘着胶带时，即使暴晒于高温也需要长期间维持高粘着力。但是，如果是如该专利文献2的粘着片那样的薄粘着层，则粘着层稍有劣化粘着力就会下降，因而不优选。此外，专利文献2中也没有研究热传导性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-231792号公报
专利文献2:国际公开第2013/042560号
发明内容
发明要解决的课题
本发明是为了解决这样的现有技术的课题而提出的。即，本发明的目的是以提供阻燃性、热传导性和粘接性优越的粘着胶带为目的。
解决课题的方法
本发明人为了解决上述课题而认真研究，结果发现，调整导电性基材的厚度和粘着剂层的总厚度的平衡且调整导电性填料的含有量非常有效，从而完成了本发明。
即，本发明是一种粘着胶带，其是在导电性基材的两面具有含有导电性填料的粘着剂层的粘着胶带，该粘着剂层的总厚度(B)与该导电性基材的厚度(A)之比(B/A)小于2，该导电性填料的含有量相对于粘着剂层的树脂成分100质量份为45质量份以上。
发明效果
本发明的粘着胶带的阻燃性和热传导性均优异。而且，具有能够长时间维持高粘着力的程度的高粘接性。因此，在需要这样的特性的领域的各种用途中，例如发电装置，尤其是聚光型太阳能发电装置中，在将发电部固定在框体的用途中是有用的。
具体实施方式
＜粘着剂层＞
本发明中所用的粘着剂层设置在导电性基材的两面。粘着剂层中所用的粘着剂没有特别限定。作为具体例，可列举丙烯酸系粘着剂、橡胶系粘着剂、有机硅系粘着剂、氨基甲酸酯系粘着剂等。其中，从价格低且耐热性优异的方面考虑，优选丙烯酸系粘着剂。
构成丙烯酸系粘着剂的丙烯酸系共聚物(Ac)的种类没有特别限定，优选包含具有碳原子数1～3的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯(Ac1)、具有碳原子数4～12的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯(Ac2)、含有羧基的单体(Ac3)、含有氢氧基的单体(Ac4)和乙酸乙烯酯(Ac5)作为聚合物链的构成成分的丙烯酸系共聚物。
作为(甲基)丙烯酸烷基酯(Ac1)的具体例，可列举(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯。其中，优选(甲基)丙烯酸甲酯。(甲基)丙烯酸烷基酯(Ac1)的含有量在丙烯酸系共聚物(Ac)的构成成分(单体单元)100质量％中优选为20质量％以下，更优选为16质量％以下，特别优选为2～15质量％。
作为(甲基)丙烯酸烷基酯(Ac2)的具体例，可列举(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯。其中，优选(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯。(甲基)丙烯酸烷基酯(Ac2)的含有量在丙烯酸系共聚物(Ac)的构成成分(单体单元)100质量％中优选为50～97质量％，更优选为65～90质量％。
作为含有羧基的单体(Ac3)的具体例，可列举丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、2-羧基-1-丁烯、2-羧基-1-戊烯、2-羧基-1-己烯、2-羧基-1-庚烯。其中，优选丙烯酸、甲基丙烯酸，更优选丙烯酸。含有羧基的单体(Ac3)的含有量在丙烯酸系共聚物(Ac)的构成成分(单体单元)100质量％中优选为3.5～15质量％，更优选为7～12质量％。
作为含有氢氧基的单体(Ac4)的具体例，可列举(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸-4-羟基丁酯。含有氢氧基的单体(Ac4)的含有量在丙烯酸系共聚物(Ac)的构成成分(单体单元)100质量％中优选为0.01～2质量％，更优选为0.05～0.5质量％。
乙酸乙烯酯(Ac5)的含有量在丙烯酸系共聚物(Ac)的构成成分(单体单元)100质量％中优选为5质量％以下，更优选为1～4质量％。
用于获得丙烯酸系共聚物(Ac)的聚合方法没有特别限定，从容易设计聚合物的观点出发，优选自由基溶液聚合。此外，也可以首先调制由丙烯酸系共聚物(Ac)和其他单体形成的丙烯酸浆料，并在该丙烯酸浆料中配合交联剂和追加的光聚合引发剂来进行聚合。
丙烯酸系共聚物(Ac)的制造中，在不损害本发明效果的范围内，还可以共聚成分(Ac1)～(Ac5)以外的单体。
丙烯酸系共聚物(Ac)优选进一步含有交联剂。交联剂是用于与丙烯酸系共聚物(Ac)反应来形成交联结构而配合的化合物。尤其优选能与丙烯酸系共聚物(Ac)的羧基和/或氢氧基反应的化合物，更优选异氰酸酯系交联剂。作为异氰酸酯系交联剂的具体例，可列举甲苯二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和它们的改性预聚物等。它们也可以并用两种以上。
交联剂的配合量相对于、丙烯酸系共聚物(Ac)100质量份优选为0.02～2质量份以上，更优选为0.03～1质量份，特别优选为0.3～0.9质量份。
在不损害本发明效果的范围内，还可以并用丙烯酸系共聚物(Ac)以外的树脂成分。作为具体例，可列举松香系增粘剂、萜烯树脂、石油系树脂、萜烯酚系树脂、苯乙烯系树脂等增粘树脂。
本发明中所用的粘着剂层含有导电性填料。导电性填料是用于对粘着胶带赋予阻燃性和热传导性的成分。导电性填料的种类没有特别限定，可以使用已知能够在粘着剂组合物中使用的公知的导电性填料。作为构成导电性填料的材料的具体例，可列举镍、铜、铬、金、银等金属或者其合金或改性物、碳、石墨。此外，也还可以使用在树脂表面被覆金属的导电性树脂填料。还可以并用两种以上的导电性填料。其中，优选金属填料，更优选镍系导电性粒子、铜系导电性粒子，最优选镍系。
导电性填料的形状没有特别限定，可以使用丝状、穗状、片状、球状等公知形状的导电性填料。其中，从易于增多导电性填料彼此的接触点且电阻值稳定的观点，优选丝状、穗状、片状，更优选丝状、穗状。导电性填料的尺寸没有特别限定，只要使用公知的尺寸即可。一般而言，导电性填料的平均粒径优选为0.01～100μm，更优选为1～50μm，特别优选为5～40μm。
导电性填料的含有量相对于粘着剂层的树脂成分100质量份为45质量份以上，优选为45质量份以上300质量份以下，更优选为80质量份以上250质量份以下。
此外，导电性填料的优选含有量也根据导电性基材的厚度(A)和粘着剂层的总厚度(B)而不同。例如在导电性基材较厚时，即使导电性填料的含有量较少也能对粘着胶带赋予充分的阻燃性和热传导性，在粘着剂层较厚时，优选使导电性填料的含有量较多。另一方面，在导电性基材较薄时，优选导电性填料的含有量较多，但在粘着剂层也比较薄的情况下，有时不得不使导电性填料的含有量较少。但是，即使粘着剂层较薄，如果能够使导电性填料的含有量较多，则也优选使该含有量多。具体而言，在导电性基材的厚度(A)为40μm以上(例如40μm以上500μm以下)，粘着剂层的总厚度(B)为10μm以上200μm以下时，导电性填料的含有量相对于粘着剂层的树脂成分100质量份优选为45质量份以上300质量份以下，更优选为80质量份以上250质量份以下。另一方面，在导电性基材的厚度(A)小于40μm(例如3μm以上且小于40μm)，粘着剂层的总厚度(B)为10μm以上且小于80μm时，导电性填料的含有量相对于粘着剂层的树脂成分100质量份优选为45质量份以上300质量份以下，更优选为50质量份以上200质量份以下，特别优选为90质量份以上200质量份以下。
在不损害本发明的目的的范围内，粘着剂层可以进一步含有硅烷偶联剂、抗氧化剂、防锈剂、增粘剂、增塑剂、软化剂、金属钝化剂、颜料等添加剂。
粘着剂层不一定必需含有阻燃剂，即使在不含阻燃剂时也具有优异的阻燃性。因此，本发明中，优选粘着剂层不含阻燃剂的形态。但是，在不发生因含有阻燃剂而产生的问题时，可以含有阻燃剂。
＜导电性基材＞
本发明中所用的导电性基材的种类没有限定，但从阻燃性和热传导性均优异的观点，优选为金属制基材(尤其是金属箔)。作为构成基材的金属的具体例，可列举铝、铜、镍、不锈钢、铁、铬、钛。其中，优选铝、铜。
＜粘着胶带＞
本发明的粘着胶带在导电性基材的两面具有含有导电性填料的粘着剂层。本发明中，重要的是调整导电性基材的厚度(A)与粘着剂层的总厚度(B)的比(B/A)且调整导电性填料的含有量。粘着剂层的总厚度(B)是指导电性基材的两面的2个粘着剂层的合计厚度。
导电性基材的厚度(A)与粘着剂层的总厚度(B)的比(B/A)小于2，优选为0.2以上1.9以下，更优选为0.4以上1.8以下。本发明中，通过适当降低该比(B/A)，能够呈现优异的阻燃性和热传导性。需说明的是，即使该比(B/A)过高，如果提高粘着剂层中的导电性填料的含有量，则有时阻燃性或热传导性也会提高。但是，这种情况下，会因大量的导电性填料而引起粘接性下降，因而不优选。
导电性基材的厚度(A)没有特别限定，只要是满足上述比(B/A)的厚度即可。通常，导电性基材的厚度(A)优选为3μm以上500μm以下，更优选为5μm以上300μm以下。
粘着剂层的厚度(B)也没有特别限定，只要是满足上述比(B/A)的厚度即可。通常，粘着剂层的厚度(B)优选为10μm以上200μm以下，更优选为20μm以上100μm以下。
本发明的粘着胶带具有优异的阻燃性。具体而言，优选具有UL94 HB(水平燃烧试验)中合格的阻燃性。具体而言，UL94 HB(水平燃烧试验)的合格基准是：符合燃烧速度为75mm/分钟以下或具有自熄灭性这两种条件中的任一者。
粘着剂层例如可以通过将粘着剂组合物涂布在导电性基材上，并由加热来进行交联反应而形成。此外，也可以将粘着剂组合物涂布在离型纸或其他膜上并由加热来进行交联反应，形成粘着剂层，再将该粘着剂层贴合到导电性基材的两面上。粘着剂组合物的涂布可以使用例如辊涂机、模涂机、唇涂机等涂布装置。在涂布后进行加热时，可以在与由加热进行交联反应的同时，将粘着剂组合物中的溶剂也除去。
本发明的粘着胶带适合用于需要阻燃性和热传导性的各种用途。例如，在聚光型太阳能发电装置等发电装置中，作为在将发电部固定在框体上的用途中使用发电装置用粘着胶带，是非常有用的。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行更详细的说明。但是，本发明不限于这些实施例。以下的记载中的“份”是质量份的意思。
＜制造例1(丙烯酸系共聚物(Ac)的调制)＞
在具备搅拌机、温度计、回流冷却器和氮气导入管的反应装置中，装入丙烯酸甲酯10份、丙烯酸-2-乙基己酯73份、丙烯酸正丁酯4.9份、丙烯酸10份、丙烯酸-4-羟基丁酯0.1份、乙酸乙烯酯2.0份、乙酸乙酯、作为链转移剂的正十二烷硫醇和作为过氧化物系自由基聚合引发剂的十二烷基过氧化物0.1份。在反应装置内封入氮气，一边搅拌一边在氮气气流下在68℃聚合反应3小时，接着在78℃聚合反应3小时。然后，冷却至室温，追加乙酸乙酯。由此，得到固体成分浓度30％的丙烯酸系共聚物(Ac)。
＜实施例1＞
相对于制造例1中得到的丙烯酸系共聚物(Ac)的固体成分100份，加入交联剂、硅烷偶联剂、抗氧化剂和镍系导电性粒子(淡水河谷公司制，商品名：Nickel Powder Type123，平均粒径：12.5μm)100份并混合，调制丙烯酸系粘着剂组合物。
将该粘着剂组合物以干燥后的厚度成为34μm的方式涂布在经有机硅处理的离型纸上。接着，在110℃将溶剂除去并干燥，同时进行交联反应，形成粘着剂层。将该粘着剂层贴合到20μm厚的铝箔的两面。然后，在40℃进行3天的养生，得到导电性双面粘着胶带。
＜实施例2～7、比较例1～7＞
除了将基材的种类和厚度、粘着剂层的厚度、导电性填料的种类和量按照表1和2所示进行变更以外，与实施例1同样地操作，得到导电性双面粘着胶带。
＜评价方法＞
对以上的实施例和比较例的粘着胶带按照以下的方法进行评价。结果示于表1和2。
[阻燃性]
在UL94 HB(水平燃烧试验)中，使用13mm×125mm尺寸的样品，将样品保持水平，使20mm的火焰接近该样品的端部30秒，在该条件下进行试验，以如下基准进行评价。
“〇”：燃烧速度为75mm/分钟以下或具有自熄灭性。
“×”：燃烧速度超过75mm/分钟。
[热传导性]
使用25mm×25mm尺寸的样品，对在散热体之间夹持的样品施加1kg的荷重并进行加热，测量温度成为恒定时的散热体的温度差，以如下基准进行评价。
“〇”：温度差小于8℃
“×”：温度差为8℃以上
[粘接性]
使用10mm×125mm尺寸的样品，按照JIS Z0237的条件和方法，测定对于由SUS形成的被粘着体的粘着力(N/10mm)，以如下基准进行评价。
“〇”：粘着力为2N/10mm以上
“×”：粘着力小于2N/10mm
[长期粘接性]
使用10mm×125mm尺寸的样品，对于在125℃促进了100小时的样品按照JIS Z0237的条件和方法，测定相对于由SUS形成的被粘着体的粘着力(N/10mm)，以如下基准进行评价。
“〇”：粘着力为2N/10mm以上
“×”：粘着力小于2N/10mm
[表1]
Figure BDA0002475217730000091
[表2]
Figure BDA0002475217730000092
表1和2中的简称符号如下。
“AL”：铝箔
“Cu”：铜箔
“Ac”：在制造例1中得到的丙烯酸系粘着剂组合物
“镍”：镍系导电性粒子(淡水河谷制，商品名：Nickel Powder Type 123，平均粒径：12.5μm)
“铜”：铜系导电性粒子(福田金属箔公司制，商品名：电解粉FCC-115，平均粒径：20.4μm)
＜评价结果＞
如表1所示，实施例1～7的粘着胶带的阻燃性、热传导性、粘接性和长期粘接性均优异。
另一方面，如表2所示，比较例1的粘着胶带由于粘着剂层的总厚度(B)与导电性基材的厚度(A)之比(B/A)高，因此尽管导电性填料的含有量高，但热传导性差。需说明的是，认为粘接性和长期粘接性差的原因是导电性填料的含有量过多。
比较例2的粘着胶带由于导电性填料的含有量过少，因此阻燃性和热传导性差。需说明的是，认为粘接性和长期粘接性优异的原因是导电性填料的含有量比比较例1少。
比较例3和4的粘着胶带由于粘着剂层的总厚度(B)与导电性基材的厚度(A)之比(B/A)过高，因此阻燃性和热传导性差。需说明的是，认为粘接性和长期粘接性优异的原因是导电性填料的含有量比比较例1少。
比较例5～7的粘着胶带由于粘着剂层的总厚度(B)与导电性基材的厚度(A)之比(B/A)过高且导电性填料的含有量过少，因此阻燃性和热传导性差。需说明的是，认为粘接性和长期粘接性优异的原因是导电性填料的含有量比比较例1少。
产业上的利用可能性
本发明的粘着胶带的阻燃性、热传导性优异。而且，具有能够长时间维持高粘着力的程度的高粘接性。因此，在要求这样特性的领域，例如，发电装置的部件固定用途等中非常有用。

Claims (7)

1.一种粘着胶带，其是在导电性基材的两面具有含有导电性填料的粘着剂层的粘着胶带，该粘着剂层的总厚度B与该导电性基材的厚度A之比即B/A小于2，
所述导电性基材的厚度A为40μm以上，所述粘着剂层的总厚度B为10μm以上200μm以下，
该导电性填料的含有量相对于粘着剂层的树脂成分100质量份为80质量份以上150质量份以下，
所述粘着剂层包含丙烯酸系粘着剂，
所述导电性基材为金属基材，
所述导电性填料为金属填料。
2.一种粘着胶带，其是在导电性基材的两面具有含有导电性填料的粘着剂层的粘着胶带，该粘着剂层的总厚度B与该导电性基材的厚度A之比即B/A小于2，
所述导电性基材的厚度A小于40μm，所述粘着剂层的总厚度B为10μm以上且小于80μm，
该导电性填料的含有量相对于粘着剂层的树脂成分100质量份为80质量份以上150质量份以下，
所述粘着剂层包含丙烯酸系粘着剂，
所述导电性基材为金属基材，
所述导电性填料为金属填料。
3.如权利要求1或2所述的粘着胶带，其中，
粘着剂层的总厚度B与该导电性基材的厚度A之比即B/A为0.2以上1.9以下。
4.如权利要求1所述的粘着胶带，其中，
导电性基材的厚度A为40μm以上500μm以下。
5.如权利要求2所述的粘着胶带，其中，
导电性基材的厚度A为3μm以上且小于40μm。
6.如权利要求1或2所述的粘着胶带，其中，
在UL94 HB的水平燃烧试验中，燃烧速度为75mm/分钟以下或具有自熄灭性。
7.如权利要求1或2所述的粘着胶带，其是发电装置用粘着胶带。
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